第09章 多种薄膜晶体管

需要独立的 驱动IC
列驱动 IC
Key Requirement Image Quality Low Power Compact
a-Si TFT

X
行驱动 IC
Digital Data Low Voltage
Low cost Robust Design speed

0 0

4
9.1 多晶硅薄膜晶体管
16
LTPS TFT 手机驱动模块
周边驱动与显示 区域集成一体化
列驱动 IC 行驱动 IC
Key Requirement Image Quality Low Power Compact Digital Data Low Voltage Low cost Robust Design speed
LTPS

7
9.1 多晶硅薄膜晶体管
叠层存储电容结构
存储电容由两个并联的存储电容相叠构成； 存储电容Cs1：为源漏金属M2和金属层M3，
中间夹着的SiNx介质层构成；
存储电容Cs2：由金属层M3和像素电极ITO， 中间夹着的第三介质层构成。
M1 M2 M3 Cs1Cs2 ITO ITO Clc M3 共用电极
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9.3 化合物薄膜晶体管
1935年P. K. Weimer的第一个薄膜晶体管为采用硫化镉（CdS）
的化合物薄膜晶体管。 另外，还有CdSe等半导体材料的化合 物薄膜晶体管 。
氨水为0.1mol/L和 0.7mol/L时CdS薄膜的SEM
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9.4 有机薄膜晶体管
并五苯(pentacene)
索尼公司可以卷曲的OTFT OLED显示器
第三介质层
第二介质层 SiNx介质层 源漏金属M2 第一介质层 绝缘层 M1 M2 M3 Cs1Cs2 ITO ITO Clc M3 共用电极
多晶硅栅极M1
金属M1为栅极金属，M2为源漏电极， M3为第三层金属； 金属层M3有两种作用：1）充当薄膜晶体管的的遮光层，相当于彩膜基板上 的黑矩阵，彩膜基板不用再制作黑矩阵，节省了材料及成本；2）作为存储电 容的一个电极，与公共信号线相连。
（c）2nm p-6P；（d）3nm ZnPc/2nm p-6P （a）酞菁锌(ZnPc)，（b）联六苯(p-6P) （e）20nm ZnPc/2nm p-6P；（f）20nm ZnPc
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本章小结
（1）多晶硅薄膜晶体管
低温多晶硅的工艺要比非晶硅工艺复杂，有8次光刻、9次光刻和5次光 刻的工艺流程等。 （2）氧化物薄膜晶体管 主要有氧化锌（ZnO）、铟镓锌氧（InGaZnO）、铟锌氧（InZnO）、 铟锡氧（InSnO）等。 （3）化合物薄膜晶体管 主要有CdSe TFT和CdS TFT两种。 （4）有机薄膜晶体管 代表性的高迁移率有机半导体材料主要有并五苯、并四苯、酞菁化合 物、聚噻吩、六噻吩等。
液晶像素电容Clc：由阵列基板的像素电极
ITO和彩膜基板上共用电极，中间夹着液晶材 料构成。
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9.2 氧化物薄膜晶体管
1. 磁控溅射法
2. 脉冲激光沉积技术
3. 分子束外延技术 4. 溶胶-凝胶法 三星的透明氧化锌TFT的AMOLED
半导体材料 工艺温度 稳定性 迁移率cm2/Vs 成本 透明度 氧化物 接近室温 好 1~102 低 透明 多晶硅 大于550°C 较好 ＞102 高 不透明 非晶硅 350°C左右 一般 <1 一般 不透明 有机物 接近室温 差 <1 低 不透明
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9.1 多晶硅薄膜晶体管
像素结构
1. 交叠结构与自对准结构 自对准结构
栅极
2. 偏移结构和LDD结构
3. 部分a-Si:H沟道结构 4. 子栅极结构
沟道区（p-Si）
5. 多栅极结构
源极 子栅极 栅极 漏极
LDD结构
LOS区域（LDD）
子栅极结构
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9.1 多晶硅薄膜晶体管
叠层存储电容结构
金属M3 ITO
第9章 多种薄膜晶体管
长春工业大学 王丽娟 2013年02月10日
平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社
本章主要内容
9.1Байду номын сангаас多晶硅薄膜晶体管 9.2 氧化物薄膜晶体管
9.4 有机薄膜晶体管
9.3 化合物薄膜晶体管
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9.1 多晶硅薄膜晶体管
n沟道p-Si TFT
源极
p沟道p-Si TFT 漏极
聚噻酚(Poly(3-alkyl)thiophene)
酞菁化合物 (phthalocyanince compound)
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常见的有机薄膜晶体管的材料
9.4 有机薄膜晶体管
漏电极 源电极
柵电极
栅绝缘层 有机半导体 有源层
源电极
漏电极
玻璃或柔性衬底 源电极 （a）顶接触结构 漏电极
玻璃或柔性衬底 （b）底接触结构 源电极 漏电极
源极
源区（n+） 漏区（n+）
漏区（p+）
源区（p+）
特点
1）高迁移率
挑战
1）存在小尺寸效应 2）关态电流大 3）低温大面积制作困难 4）设计和研发成本高
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2）容易p型和n型掺杂
3）自对准结构 4）抗光干扰能力强 5）抗电磁干扰能力强
9.1 多晶硅薄膜晶体管
a-Si:H TFT 手机驱动模块
有机半导体 有源层
栅绝缘层 玻璃或柔性衬底 （a）顶接触结构 柵电极 玻璃或柔性衬底 （b）底接触结构
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有机薄膜的制备方法
晶振片 挡板
真空蒸镀
原料加热源
旋转
溶液旋涂
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有机薄膜的制备方法
微接触印刷术
制备源漏电极
Cr 栅极
沉积有机半导体溶液
图案化金属 聚合物溶液滴入沟道内
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薄膜形貌对迁移率的影响